完全熱耦合精餾塔的設(shè)計與模擬研究.pdf

1、精餾作為流程工業(yè)中成熟度最高、可靠性最好、應(yīng)用最廣泛，也是能耗相對巨大的分離技術(shù)，其節(jié)能問題一直深受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。對于完全熱耦合精餾塔，在預(yù)分餾塔和主分餾塔之間，由兩對流向互逆的熱耦合氣液流股進(jìn)行連接，從而形成全熱耦合精餾。這種結(jié)構(gòu)可最大程度的實(shí)現(xiàn)精餾塔之間的熱量耦合，提高了精餾過程的可逆性，從而大幅降低能耗，以及減少設(shè)備費(fèi)用的投資。
　　在本文的研究中，首先采用了與全熱耦合精餾塔等價的“三塔模型”，建立了基于Fenske

2、-Underwood-Gilliand方法的較為系統(tǒng)的全熱耦合精餾簡捷設(shè)計法，可得到全塔理論板數(shù)、適宜的進(jìn)料和側(cè)線液相采出位置以及操作回流比等參數(shù)，為之后的嚴(yán)格模擬提供了較好的初值。同時在建模過程中，確定了可使全塔最小氣相流率最小的中間組分分配比β的最優(yōu)區(qū)間，即在該區(qū)間內(nèi)的β值可使全塔的最小氣相流率保持在最小狀態(tài)。
　　之后，本文以正戊烷、正己烷以及正庚烷物系為例對全熱耦合精餾作了嚴(yán)格的模擬研究和特性分析。在優(yōu)化過程中，著重調(diào)整了

3、進(jìn)料板位置，討論了該因素對優(yōu)化結(jié)果帶來的影響。之后通過模擬，研究了氣液相耦合流股分割比RvRl與再沸器的熱負(fù)荷之間的變化規(guī)律，而且在確定的操作條件下，僅存在唯一一對使再沸器熱負(fù)荷最小的RvRl值，并且中間組分分配比β對再沸器熱負(fù)荷的影響也表現(xiàn)出了相同的規(guī)律。因此，需要選擇合適的Rv和Rl值來保證全熱耦合精餾塔在最優(yōu)條件下操作。
　　最后，本文對全熱耦合催化加氫精餾過程進(jìn)行了模擬。以碳三餾分的催化加氫為研究對象，確定了合適的宏觀動力